Cours : Oxydo-réduction et piles

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Réactions d'oxydo-réduction

Les réactions d'oxydoréduction sont des réactions qui mettent en jeu un transfert d'électrons entre un oxydant et un réducteur.

  • L'oxydant est capable de capter un ou plusieurs électrons.
  • Le réducteur est capable de céder un ou plusieurs électrons.

On peut retenir la phrase "L'oxydant prend et le réducteur pleure" pour se souvenir qui gagne les électrons et qui les perd...

Couple oxydant-réducteur

Notion de couple

Le couple noté oxydant/réducteur associe les deux espèces qui se transforment l'une en l'autre par échange d'électron(s). L'oxydant est toujours noté en premier.

A chaque couple correspond une demi-équation qui traduit cet échange.

Exemple

couple          demi-équation

Cu2+ / Cu     Cu2+ + 2 e- = Cu

Ecrire et équilibrer les demi-équations

Une fois identifiés l'oxydant et le réducteur on procèdera TOUJOURS de la même façon :

  1. Noter de part et d'autre du signe "=" l'oxydant et le réducteur du couple.
  2. Equilibrer les éléments chimiques autres que O et H.
  3. Equilibrer les atomes O en ajoutant des molécules d'eau H2O.
  4. Equilibrer les atomes H en ajoutant des ions H+.
  5. Equilibrer les charges en ajoutant des électrons.

Exemple : couple ClO-/Cl2

On  note l'oxydant et le réducteur

2 Cl de part et d'autre

2 O de part et d'autre

4 H de part et d'autre

même charge totale (ici neutre) de part et d'autre

ClO-                  = Cl2            

2 ClO-                  = Cl2              

2 ClO-                  = Cl2 + 2 H2O  

2 ClO- + 4 H+           = Cl2 + 2 H2O  

2 ClO- + 4 H+ + 2 e-= Cl2 + 2 H2O  

Écrire une équation bilan

L'équation bilan (ou équation d'oxydo-réduction) traduit ce qu'il se passe du point de vue global. Les électrons cédés par le réducteur devant être en même nombre que les électrons gagnés par l'oxydant il ne doivent pas apparaître dans cette équation.

La corrosion

La corrosion est l'altération d'un matériau par l'environnement au cours d'une réaction d'oxydo-réduction. Pour faire simple, c'est généralement l'action du dioxygène de l'air sur les métaux (qu'on appelle la rouille dans le cas du fer), mais elle peut avoir lieu sur d'autres matériaux. La présence d'eau favorise cette réaction chimique.


Pour éviter ce phénomène il existe plusieurs solutions :

  • Avoir un environnement sec (sachets de déshydratant ajoutés dans les boites de smartphone par exemple)
  • Éviter le contact entre le matériau et l'air ambiant en le recouvrant de peinture ou d'un oxyde métallique protecteur (galvanisation)


D'autres solutions existent mais sortent du champ de première STI2D.

bidon en acier rouillé

Les piles

Une pile va transformer une énergie chimique en énergie électrique.


Pour cela elle va être le siège d'une réaction d'oxydAtion à une électrode (appelée Anode) et d'une réaction de réduCtion à l'autre électrode (appelée Cathode). Cela va générer une circulation d'électrons qui seront à l'origine du courant électrique.

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